Mg2Ni型镁基储氢合金研究新进展

镁基储氢合金因其具有较高的储氢容量、资源丰富和良好的吸放氢平台而被认为是最具应用价值的金属储氢材料之一.综述了镁基储氢材料尤其是Mg2Ni型镁基储氢合金材料实验和理论研究的新进展,讨论了现有的镁基储氢合金材料的优缺点,同时也提出一些尚需深入研究的问题.     

Al_2O_3-TiC 和 Al_2O_3-TiB_2 的热力学分析

从理论上对铝热剂燃烧合成复相陶瓷Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ和Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２的绝热温度及产物中Ａｌ２Ｏ３的熔化率进行了研究．随着预热温度的升高或稀释剂含量的降低,反应体系的绝热温度升高,但在２３０３Ｋ处均出现一个平台,其原因是Ａｌ２Ｏ３的熔化率不固定,在０～１之间变化．随预热温度的升高,燃烧反应能够自我维持的临界稀释剂的添加量也增多．     

机械激活和固相反应合成Mg2Ni合金

通过机械合金化机械激活和固相反应制备了Mg2Ni合金,用XRD和EDS对合金进行了分析.实验研究表明混合粉经机械研磨激活和适当增加固相烧结反应的温度,这样可有效增加固态扩散反应能力,有利于固相反应进行,使形成Mg2Ni的量明显提高.实验结果发现,成分配比、烧结反应温度及时间均影响最终Mg2Ni的纯度,其中反应温度是影响固相反应Mg2Ni形成的重要因素,当Mg增量取0.5%,烧结温度为700 ℃,保温时间6 h时可得到组织单一和纯度较高的Mg2Ni合金相.     

AlCr2O3体系燃烧合成反应的热力学分析与实验

首先对Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系的燃烧合成反应进行了热力学分析,讨论了起始反应温度,Ａｌ２Ｏ３和Ｃｒ２Ｏ３稀释剂以及ＭｏＯ３添加剂对Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系的绝热反应温度的影响。最后对Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系进行了热爆和点燃模式的燃烧合成实验,并对实验结果进行了分析。     

金属间化合物Ni3Si合金的燃烧合成

采用燃烧合成方法制备低放热反应体系的Ni3Si和Ni3(Si0.9,Ti0.1)合金粉体材料,研究了球磨时间、预热温度、合金化元素Ti对燃烧合成的影响.实验证明,机械活化、热学活化和合金化元素Ti的加入均能降低点火温度,加速燃烧合成反应的进行.同时采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了产物的物相组成和微观形貌变化.     

添加Ni对Mg—AI储氢合金电化学性能的影响

为探究添加Ni对Mg～A1储氢合金电化学性能的影响机制,笔者采用机械合金化在氩气保护下经高能球磨制备了添加5％Ni的MgssAl42储氢合金,利用电化学方法研究了球磨时间和添加Ni对其放电容量及腐蚀电化学性能的影响。结果表明：目前研究的储氢合金放电容量与球磨时间有关,随球磨时间的延长先变大,球磨10h时放电容量最大为408．5mAh·g^-1,此时的放电时间为490min,随后逐渐减少;储氢合金出现二次钝化现象,但二次钝化区间较短,腐蚀速度与球磨时间有关,球磨1h时腐蚀速度最低,此时的腐蚀电流密度为1．28×10^-5A·cm^-2;交流阻抗谱由单容抗弧组成,极化电阻随球磨时间的延长先减小再增大而后减小。添加5％Ni后合金放电容量最大,但腐蚀速度有所加快。     

储氢合金Mg2Ni的制备及其储氢性能分析

Mg-Ni基储氢合金以其比容量高、成本低而倍受关注.采用感应熔炼法,在不高于900 ℃的温度下成功制备出Mg2Ni合金,X射线衍射及金相组织分析表明,合金中主相为Mg2Ni.对制备出的Mg2Ni合金进行气态吸放氢性能测试,结果表明,经粉碎后的合金粉体经第1次活化,吸氢量为3.15 wt%,2次活化后吸氢量达到3.49 wt%,接近其理论值,而合金块体在第2次活化后的吸氢量远小于合金粉体的吸氢量,且第3次活化后未见明显增大.     

原位合成Mo5SiB2的热力学分析

计算了Mo-Si-B三元系中各化合物不同温度下标准生成自由焓和合成Mo5SiB2(T2相)反应在不同开始温度下的绝热温度及反应产物的熔化比.结果表明:用Mo、Si和B三种元素粉末混合物来原位合成Mo5SiB2在热力学上是完全可行的;合成Mo5SiB2不宜用燃烧合成的自蔓延模式,宜采用燃烧合成的热爆模式(原位反应热压工艺);反应的绝热温度及反应产物的熔化比与开始温度有关.     

反应合成Fe/Al2O3复合材料热力学

运用CALPHAD技术,基于多组元多相复杂平衡体系的吉布斯自由能最小化原理,用大型集成数据库FACT系统,考察了铝和氧化铁经典反应体系的热力学规律。针对材料的反应合成技术,以铝和氧化铁为研究体系,计算过程考虑了化学计量铝和氧化铁体系以及各种产物中物种的相变情况;分析了原料初始温度、配料比对绝热温度和平衡组成的影响;特别地,考察了添加不同数量SiO2时的情况。随着信息技术在材料科学中应用的日益重要,归纳了＂计算材料工程＂概念的要点,对合成新材料具有一定的指导意义。     

自蔓延高温合成钒基固溶体贮氢合金的理论研究

提出采用自蔓延高温合成法制备钒基固溶体贮氢合金的新工艺.计算知NH4VO3-TiO2-Cr2O3-Ni-Al反应体系的绝热温度(Tad)为1 889.27 K,单位质量反应热为-2.67 kJ/g;对NH4VO3-TiO2-Cr2O3-Ni-Al反应体系的相关反应进行了热力学分析,表明体系生成V+Ti+Cr+Al2O3的趋势最大,生成物最稳定.确定了采用自蔓延模式的可行性.     

Mg2Ni+x0.5 wt% V2O5+y0.5 wt Ni(x,y=0,1)复合体系的贮氢和电化学性能研究

用球磨方法制备Mg2Ni x0.5 wt%V2O5 y0.5 wt Ni(x,y=0,1)复合贮氢合金,并进行气态吸放氢变温动力学与电化学充放电实验.结果表明,x,y=1时体系的气态吸放氢和放电容量效果最好,多元复合的放电容量超过单一化合物的放电容量的总和.     

A2B型Ti2Ni基储氢合金研究进展

质量轻、储量大、清洁的氢是未来一种比较理想的能源载体.而氢的安全、高效存储是实现氢应用的关键问题之一.作为一种储氢材料的储氢合金一直是储氢研究的热点之一.其中,A2B型Ti2Ni基储氢合金具有较大的理论储氢容量(约500mAh/g),受到广泛的关注.介绍了晶态Ti2Ni合金的结构特性,概述了Ti2Ni基储氢合金的研究进展,并提出了相关研究中存在的问题及今后发展的研究方向.     

Ti0.25V0.3Cr0.4Mn0.05-La0.67Mg0.33Ni3.0的复合贮氢材料制备及贮氢性能研究

采用机械合金化制备了复合贮氢材料Ti0．25V0．3Cr0．4Mn0．05-La0．67Mg0．33Ni3．0．X-ray衍射表明：Ti0．25V0．3Cr0．4Mn0．05-La0．67Mg0．33Ni3．0复合材料为bcc结构,与Ti0．25V0．3Cr0．4Mn0．05合金衍射图谱相比,该复合材料衍射峰的衍射强度明显降低并宽化．吸放氧研究表明,Ti0．25V0．3Cr0．4Mn0．05-La0．67Mg0．33Ni3．0复合材料易于活化,在3．5MPa、室温下经过26h即可活化,但合金贮氢量没有明显改变．电化学性能研究表明：该复合材料具有很好的电化学循环稳定性能,300次循环容量仍保持在93％.     

快淬Mg2Ni型合金的结构及贮氢动力学

用快淬技术制备Mg2-xLaxNi(x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金,用XRD,SEM和HRTEM分析合金的微观组织结构;测试合金的气态及电化学贮氢动力学。结果表明:快淬二元Mg2Ni合金具有典型的纳米晶结构,而快淬La替代合金明显地具有非晶结构,La替代Mg提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力。La替代Mg明显地改变Mg2Ni型合金的相组成,当x=0.4时,合金的主相改变为(La,Mg)Ni3+LaMg3。快淬及La替代明显影响合金的气态及电化学贮氢动力学,La替代使合金的吸氢动力学先降低后增加,但使合金的气态脱氢及电化学贮氢动力学先增加后降低。快淬对合金气态及电化学贮氢动力学的影响与合金的成分相关,对于La0.4合金,合金的气态吸氢动力学随淬速的增加先增加后减小,其放氢动力学随淬速的增加而增加。     

Electrochemical hydrogen storage properties of Mg100−xNix produced by hydriding combustion synthesis and mechanical milling

In this work, Mg-based hydrogen storage composites with an initial 100-x: x (x=25, 32.3, 50, 66.7) of Mg:Ni molar ratio were prepared by HCS+MM and their phase compositions and electrochemical performances were investigated in detail. The results show that the composites with desirable constituents can be achieved by adjusting the molar ratio of the starting materials in the HCS process. Particularly, the HCS product of Mg67.7Ni32.3 consists of the principal phase Mg2NiH4 and minor phase Mg2NiH0.3. The dominate phase varies from Mg2NiH0.3 and MgH2 for the Mg enriched sample (x<32.3) to MgNi2 and Ni for the Ni enriched sample (x>32.3). The MM modification not only brings about grain refinement of the alloys, but also leads to phase transformation of part Mg2NiH4 to Mg2NiH0.3 in the Mg67.7Ni32.3 sample. Electrochemical tests indicate that each sample can reach its maximum discharge capacity at the first cycle. Mg67.7Ni32.3 displays the highest discharge capacity as well as a superior electrochemical kinetics owing to its excellent H atom diffusion ability and lower charge-transfer resistance. The Mg67.7Ni32.3 provides the most optimized Mg/Ni atomic ratio considering the comprehensive electrochemical properties of all samples.